LHC 上圈诱导的单顶夸克伙伴产生与衰变

大多数对顶夸克伙伴 $T$ 的搜索都关注顶夸克伙伴对产生。然而，随着这些限制变得越来越严格，LHC 的能量将达到饱和，单顶夸克伙伴产生将变得更加重要。本文在一个用矢量型 $SU(2)_L$ 单重态费米子顶夸克伙伴和实 SM 规范单重态标量 $S$ 扩展标准模型 (SM) 的模型中，研究了顶夸克伙伴与 SM 顶夸克协同产生的特征信号 $pp\rightarrow T\overline{t}+t\overline{T}$。在该模型中，$pp\rightarrow T\overline{t}+t\overline{T}$ 的产生可通过由标量单重态介导的圈过程实现。我们发现，在合理的耦合强度下，当顶夸克伙伴质量 $m_T\gtrsim 1.5$ TeV 时，该通道的产生率可以超过顶夸克伙伴对产生。此外，该模型允许奇异衰变模式 $T\rightarrow tg$、$T\rightarrow t \gamma$ 和 $T\rightarrow t S$。在大部分参数空间中，圈诱导衰变 $T\rightarrow tg$ 占主导地位，且顶夸克伙伴寿命相当长。需要新的搜索策略来覆盖这些衰变模式。我们通过现实的对撞机研究预测了高亮度 LHC 对 $pp\rightarrow T\overline{t}+t\overline{T}$ 的灵敏度。我们发现，在 3 ab$^{-1}$ 的积分亮度下，LHC 对质量 $m_T\lesssim2$ TeV 的该过程敏感。此外，我们提供了详述该模型重整化的附录。